WO2000074208A1 - Dauermagneterregter elektromotor, insbesondere mit veränderlicher drehzahl - Google Patents

Dauermagneterregter elektromotor, insbesondere mit veränderlicher drehzahl Download PDF

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Werner Göb
Hannelore Diller
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a permanent magnet excited electric motor, in particular with variable speed according to claim 1;
  • a permanent magnet-excited electric motor with magnetic shells pressed onto the inner circumference of a motor housing by clamping elements pressed between their tangential end faces is e.g. known from U.S. Patent 3,258,622;
  • Clamping elements of this type usually consist of spring steel and are stamped or shaped as mass-series articles from corresponding flat or round material.
  • a permanent magnet-excited electric motor in particular for a fan drive in a motor vehicle, which can be produced as a mass-production article with little production and assembly effort and which is operationally characterized by a low noise level.
  • a permanent magnet excited electric motor according to claim 1 and / or claim 3; advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the tensioning elements which are provided in a simple manner with a sound-absorbing coating, or spacing elements which partially replace them, and / or the inner surface of the motor housing, are only to be inserted between the tangential end faces of the magnetic shells in conventional assembly technology.
  • a separate additional fastening for preventing the occurrence of a clamping element clinking or spacing element clinking can advantageously be omitted for the production of an inexpensive mass-produced article; a clamping element vibration which may occur in certain speed ranges in the case of larger manufacturing or installation tolerances due to resonance can be tolerated since noises due to contact of the clamping elements or the spacer elements with the motor housing are adequately insulated by the coating according to the invention.
  • IG 1 shows in a radial section a two-pole, permanent magnet-excited motor with magnetic shells fixed on the inner circumference of a motor housing in such a way that clip-in springs are pressed in between their tangentially adjacent end faces as clamping elements
  • IG 2 in a radial section a four-pole, permanent magnet excited motor with magnetic shells fixed to the inner circumference of a motor housing by pressing clip-in springs or elastic spacers between their tangentially adjacent end faces
  • IG 3 an enlarged detail from the arrangement according to FIG. 1 with a noise-absorbing elastomer coating on the radially outer wall part of the tensioning element
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from the arrangement according to FIG. 1 with a noise-insulating powder coating over the entire circumferential surface of the tensioning element
  • FIG. 5 shows an enlarged detail from the arrangement according to FIG. 1 with a noise-insulating powder coating over the entire inner circumferential surface of the motor housing.
  • FIG. 1 shows a two-pole permanent magnet excited motor with magnetic shells 4 fixed to the inner circumference of its motor housing 1; 5 and a rotor 10 only indicated in section.
  • To fix the position of the magnetic shells 4; 5 serve between their respective tangentially adjacent end faces, preferably radial, interposed clamping elements 2, 3 in the form of clip-in spring clips.
  • Each clamping element 2; 3 consists essentially - as can be seen in particular from FIG 3 - from two side legs 2.1; 2.2 or 3.1, -3.2 and an M-shaped base leg connecting the side legs 2.3; 3.3.
  • the clamping elements 2; 3 are radially into the spaces between the tangentially adjacent end faces of the magnetic shells 4; 5 pressed radially that they with their radially inward-facing free ends of their side legs 2.1; 2.3 or 3.1; 3.2 against the end faces 4.1; 5.1 or 4.2; 5.2 of the magnetic shells 4; 5 are pressed.
  • the base legs 2.3; 3.3 the Clamping element 2; 3 stretched elastically so that the pressure of the side legs 2.1, -2.2 or 3.1; 3. the clamping elements 2, 3 and thus the pressure of the magnetic shells 4; 4 reinforce the motor housing 1 in an advantageous manner.
  • FIG. 2 shows the radial section through a four-pole motor with four magnetic shells 4-7, with only one tangential end of a magnetic shell between the adjacent end faces 4.1; 5.1 or 6.1; 7.1 a clamping element 2; 3 is pressed radially. Between the remaining tangentially adjacent end faces 4.1; 6.2 or 5.2; 7.2 of the magnetic shells 4-7, non-elastic spacers 8 and 9 are inserted radially in a self-retaining manner.
  • Clamping elements 2; 3 can be fixed together with the magnetic shells in this way without separate positive locking on the motor housing 1; this fixation is supported if the end faces of the magnetic shells extend in such a way that the radially inner tangential distance is smaller than the radially outer distance on the motor housing side, since this creates an additional pressing force directed in the direction of the motor housing 1.
  • the base leg of the preferably M-shaped clamping elements 2; 3 can still be used in accordance with the radially outer side of the motor housing. larger tangential distance between adjacent end faces of the magnetic shells corresponding tangential length and thus maximum spring force, because it can be compressed accordingly due to its design or elasticity in its radial inner narrower gap opening.
  • the respective spacer elements 8; 9 be provided with one or the other sound-absorbing coating on the surface.
  • Tensioning elements with an elastomer coating are expediently punched and shaped from a spring steel flat strip with a coating already provided on an upper side, in particular from a coated strip material unwound from a coil.
  • a powder coating 2.7 can be applied to the inner circumferential surface of the motor housing 1 in such a way that when there is a risk of oscillation of the tensioning elements 2; 3 or the spacing elements 8; 9 these can only come into contact with the motor housing 1 with the interposition of a noise-absorbing coating applied on the housing side.
  • one embodiment provides for a friction-reducing lubricating lacquer coating 2.6 to be applied to this;

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Abstract

Zur Dauermagneterregung vorgesehene Magnetschalen (4-7) sind am Innenumfang des Motorgehäuses (1) mittels zwischen die tangentialen Stirnflächen benachbarter Magnetschalen lediglich eingedrückter Spannelemente (2; 3) fixiert; zur einfachen Geräuschminderung bei einem Resonanzanschlagen der Spannelemente an das Motorgehäuse dient eine geräuschdämmende Beschichtung, insbesondere eine Elastomer-Beschichtung (2.4) bzw. eine Pulver-Beschichtung (2.5), zumindest auf der motorgehäuseseitigen Außenfläche der Spannelemente und/oder der spannelementeseitigen Innenfläche des Motorgehäuses.

Description

Beschreibung
Dauermagneterregter Elektromotor, insbesondere mit veränderlicher Drehzahl
Die Erfindung bezieht sich auf einen dauermagneterregten Elektromotor, insbesondere mit veränderlicher Drehzahl gemäß Patentanspruch 1; ein dauermagneterregter Elektromotor mit durch zwischen ihre tangentialen Stirnflächen eingedrückte Spannelemente an den Innenumfang eines Motorgehäuses angedrückten Magnetschalen ist z.B. durch die US-PS 3 258 622 bekannt; derartige Spannelemente bestehen üblicherweise aus Federstahl und sind als Massen-Serienartikel aus entsprechendem Flach- bzw. Rundmaterial gestanzt bzw. geformt.
Insbesondere bei Elektromotoren mit veränderlicher Drehzahl besteht die Gefahr eines unerwünschten Betriebsgeräusches durch Klirren der Spannelemente durch vibrierendes Anschlagen an den Innenumfang des Motorgehäuses, vorzugsweise bei einer oder mehreren Resonanzfrequenzen. Zur Abhilfe könnte z.B. eine gesonderte zusätzliche Befestigung der Spannelemente an dem Motorgehäuse durch Anschrauben, Annieten bzw. Ankleben vorgesehen werden. Eine solche Maßnahme widerspricht jedoch der Forderung nach Minimierung des Fertigungs- bzw. Montage- aufwandes für Massenserienartikel, z.B. Stell- bzw. Servomo- tore für elektrische Hilfsantriebe wie Lüfter in Kraftfahrzeugen.
Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll ein mit geringem Fertigungs- und Montageaufwand als Massenserienartikel fertigbarer dauermagneterregter Elektromotor, insbesondere für einen Lüfterantrieb in einem Kraftfahrzeug, geschaffen werden, der sich betriebsmäßig durch eine hohe Geräuscharmut auszeichnet . Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen dauermagneterregten Elektromotor gemäß Patentanspruch 1 und/oder Patentanspruch 3; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäß auf einfache Weise mit einer schalldämmenden Beschichtung versehenen Spannelemente bzw. diese teilweise ersetzenden Distanzelemente und/oder der Innenfläche des Motorgehäuses sind in üblicher Montagetechnologie zwi- sehen den tangentialen Stirnflächen der Magnetschalen lediglich einzustecken. Eine gesonderte zusätzliche Befestigung zur Verhinderung des Entstehens eines Spannelemente-Klirrens bzw. Distanzelemente-Klirrens kann in für die Herstellung eines preiswerten Massen-Serienartikels vorteilhafter Weise entfallen; eine gegebenenfalls in bestimmten Drehzahlbereichen bei größeren Fertigungs- bzw. Einbautoleranzen durch Resonanz auftretende Spannelemente-Vibration kann hingenommen werden, da Geräusche aufgrund einer Berührung der Spannelemente bzw. der Distanzelemente mit dem Motorgehäuse durch die erfindungsgemäße Beschichtung in hinreichendem Maße gedämmt werden. Bei gleichzeitiger Beschichtung der Spann- bzw. Distanzelemente einerseits und der Innenfläche des Motorgehäuses andererseits wird die Geräuschdämmung verstärkt.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:
FIG 1 in einem radialen Schnitt einen zweipoligen, dauermagneterregten Motor mit am Innenumfang eines Motorgehäuses dadurch fixierten Magnetschalen, daß zwischen deren tangential benachbarte Stirnflächen als Spannelemente Bügel-Steckfedern eingedrückt sind, IG 2 in einem radialen Schnitt einen vierpoligen, dauermagneterregten Motor mit am Innenumfang eines Motorgehäuses dadurch fixierten Magnetschalen, daß zwischen deren tangential benachbarte Stirnflächen als Spannelemente Bügel-Steckfedern bzw. elastische Distanzelemente eingedrückt sind, IG 3 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus der Anordnung gemäß FIG 1 mit einer geräuschdämmenden Elastomer-Beschichtung an dem radial äußeren Wandteil des Spannelementes,
FIG 4 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus der Anordnung gemäß FIG 1 mit einer geräuschdämmenden Pulverbeschichtung über die gesamte Umfangsfläche des Spannelementes , FIG 5 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus der Anordnung gemäß FIG 1 mit einer geräuschdämmenden Pulver-Beschichtung über die gesamte Innen-Umfangsfläche des Motorgehäuses .
FIG 1 zeigt einen zweipoligen dauermagneterregten Motor mit am Innenumfang seines Motorgehäuses 1 fixierten Magnetschalen 4; 5 und einem im Schnitt lediglich angedeuteten Rotor 10. Zur Lagefixierung der Magnetschalen 4; 5 dienen zwischen deren jeweils tangential benachbarte Stirnflächen, vorzugsweise ra- dial, zwischengesteckte Spannelemente 2;3 in Form von Bügel- Steckfedern.
Jedes Spannelement 2 ; 3 besteht im wesentlichen - wie insbesondere aus FIG 3 ersichtlich - aus zwei Seitenschenkeln 2.1; 2.2 bzw. 3.1,-3.2 und einen M-förmigen, die Seitenschenkel verbindenden Grundschenkel 2.3; 3.3. Die Spannelemente 2; 3 sind radial derart in die Zwischenräume zwischen den tangential benachbarten Stirnflächen der Magnetschalen 4; 5 radial eingedrückt, daß sie mit ihren nach radial innen weisenden freien Enden ihrer Seitenschenkel 2.1; 2.3 bzw. 3.1; 3.2 gegen die Stirnflächen 4.1; 5.1 bzw. 4.2; 5.2 der Magnetschalen 4; 5 gedrückt werden. Dabei sind die Grundschenkel 2.3 ; 3.3 der Spannelemennte 2 ; 3 elastisch derart gespannt, daß sie den Andruck der Seitenschenkel 2.1,-2.2 bzw. 3.1; 3. der Spannelemente 2;3 und damit den Andruck der Magnetschalen 4; 4 an das Motorgehäuse 1 in vorteilhafter Weise verstärken.
FIG 2 zeigt den radialen Schnitt durch einen vierpoligen Motor mit vier Magnetschalen 4-7, wobei jeweils nur an einem tangentialen Ende einer Magnetschale zwischen den benachbarten Stirnflächen 4.1; 5.1 bzw. 6.1; 7.1 ein Spannelement 2 ; 3 radial eingedrückt ist. Zwischen den verbleibenden tangential benachbarten Stirnflächen 4.1 ; 6.2 bzw. 5.2 ; 7.2 der Magnetschalen 4-7 sind unelastische Distanzhalter 8 bzw.9 selbsthaltend radial eingesteckt.
Die zweckmäßigerweise aus einfachem Federstahl bestehenden
Spannelemente 2; 3 sind derart ohne gesonderte formschlüssige Fixierung am Motorgehäuse 1 zusammen mit den Magnetschalen fixierbar; diese Fixierung wird unterstützt, wenn die Stirnflächen der Magnetschalen derart verlaufen, daß der radial innere tangentiale Abstand kleiner ist als der radial äußere motorgehäuseseitige Abstand, da dadurch eine zusätzliche, in Richtung auf das Motorgehäuse 1 gerichtete Andruckkraft entsteht. Der Grundschenkel der vorzugsweise M-förmigen Spannelemente 2 ; 3 kann trotzdem mit einer gemäß dem radial äußeren motorgehäuseseitigen, u.U. größeren tangentialen Abstand benachbarter Stirnflächen der Magnetschalen entsprechenden tangentialen Länge und somit maximaler Federkraft ausgeführt werden, da er bei seiner radialen inneren engeren Spaltöffnung aufgrund seiner Bauform bzw. Elastizität entsprechend zusammendrückbar ist.
FIG 3,4 zeigen jeweils anhand einer Ausschnittsvergrößerung aus FIG 1 ein einzelnes Spannelement 2 mit einer nur radial außenflächenseitigen und somit motorgehäuseseitigen schalldä- mmenden Elastomer-Beschichtung 2.4 gemäß FIG 3 sowie mit einer schalldämmenden Pulverbeschichtung 2.5 an der gesamten Außenumfangsfläche gemäß FIG 4. In ähnlicher Weise können auch die jeweiligen Distanzelemente 8 ; 9 mit der einen oder anderen schalldämmenden oberflächenseitigen Beschichtung versehen sein.
Spannelemente mit einer Elastomer-Beschichtung werden zweckmäßigerweise aus einem Federstahlflachband mit bereits auf einer Oberseite versehener Beschichtung, insbesondere aus einem von einem Coil abgewickelten beschichteten Bandmaterial, gestanzt und geformt.
Für Spannelemente mit einer Pulverbeschichtung wird zweck- mäßigerweiser von bereits gestanzten und geformten Einzelteilen ausgegangen, auf die anschließend in üblicher Fertigungstechnologie eine Pulverbeschichtung aufgeschmolzen wird; da- durch ist es möglich, bisher bereits zur Verwendung vorgesehene Elemente zu verwenden und lediglich im erfindungsgemäßen Sinne zur Geräuschdämmung durch eine Beschichtung zu vervollkommen.
In ähnlicher Weise kann z.B. eine Pulverbeschichtung 2.7 auf die Innen-Umfangsflche des Motorgehäuses 1 derart aufgetragen sein, daß bei Gefahr einer Schwingungsbewegung der Spannelemente 2;3 bzw. der Distanzelemente 8 ; 9 diese nur unter Zwischenschaltung einer gehäuseseitig auftragenden geräuschdäm- menden Beschichtung mit dem Motorgehäuse 1 in Berührung kommen können.
Insbesondere bei Verwendung einner schalldämmenden Elastomer- Beschichtung 2.4 ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, auf diese noch eine reibungsmindernde Gleitlack-Beschichtung 2.6 aufzutragen; dadurch läßt sich sowohl der Rüttlerzuführvorgang der Spannelemente in einem Bestückungsautomaten als auch der eigentliche kraftschlüssige Einsteckvorgang der Spannelemente bzw. der Distanzelemente zwischen den Stirnflächen der Magnetschalen ohne Gefahr einer Absplittung des spröden Magnetmaterials vereinfachen.

Claims

Patentansprüche
1. Dauermagneterregter Elektromotor, insbesondere mit veränderlicher Drehzahl, - mit einem Motorgehäuse (1) ; mit am Innenumfang des Motorgehäuses (1) fixierbaren Magnetschalen (4-7); mit einer Fixierung der Magnetschalen (4-7) an dem Innenumfang des Motorgehäuses (1) mittels zwischen die tangen- tialen Stirnflächen benachbarter Magnetschalen eindrückbarer Spannelemente (2;3) bzw. Distanzelemente (8;9); mit einer geräuschdämmenden Beschichtung (2.4 ; 2.5 ; 2.6 ) der Spannelemente (2;3) bzw. der Distanzelemente (8; 9) zumindest an ihren dem Motorgehäuse (1) zugewandten Außenflächen.
2. Dauermagneterregter Elektromotor nach Anspruch 1 mit einer geräuschdämmenden Beschichtung der Spannelemente (2;3) bzw. der Distanzelemente (8; 9) über ihre gesamte Außenfläche.
3. Dauermagneterregter Elektromotor, insbesondere mit veränderlicher Drehzahl mit einem Motorgehäuse (1) ; - mit am Innenumfang des Motorgehäuses (1) fixierbaren Magnetschalen (4-7) ; mit einer Fixierung der Magnetschalen (4-7) an dem Innenumfang des Motorgehäuses (1) mittels zwischen die tangentialen Stirnflächen benachbarter Magnetschalen eindrück- barer Spannelemente (2;3) bzw. Distanzelemente (8;9); mit einer geräuschdämmenden Beschichtung (2.7) des In- nenumfangs des Motorgehäuses (1) zumindest im Bereich seiner den Spannelementen (2;3) bzw. den Distanzelementen (8; 9) zugewandten Innenflächen.
4. Dauermagneterregter Elektromotor nach Anspruch 3 mit einer geräuschdämmenden Beschichtung des Motorgehäuses (1) über seine gesamte Innenfläche.
5. Dauermagneterregter Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1-4 mit einer geräuschdämmenden Beschichtung (2.4) in Form eines Elastomer.
6. Dauermagneterregter Elektromotor nach Anspruch 5 mit einer geräuschdämmenden Beschichtung (2.4) in Form eines Acrylnitrit-Butadien-Kautschuk (NBK) .
7. Dauermagneterregter Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1-4 mit einer geräuschdämmenden Beschichtung (2.5,-2.6) in Form einer Pulver-Beschichtung.
8. Dauermagneterregter Elektromotor nach Anspruch 1 und/oder 2, mit einer geräuschdämmenden Beschichtung (2.4) als Auftrag auf die eine Flachseite eines für die Herstellung der Spannelemente bzw. Distanzelemente vorgesehenen Flachbandes, insbesondere FederStahlbandes oder derglei- chen.
9. Dauermagneterregter Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1-7, insbesondere nach Anspruch 5 und/oder 6 mit einer zusätzlichen Außenbeschichtung der geräuschdäm- menden Beschichtung (2.4) in Form einer Gleitlack-Beschichtung (2.7).
10. Dauermagneterregter Elektromotor nach zumindest einem der Ansprüche 1-9 - mit einer Verwendung für einen Hilfsantrieb in einem
Kraftfahrzeug, insbesondere einen Lüfterantrieb in einem Heiz- bzw. Klimagerät.
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